ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК С ДРОССЕЛЬНЫМ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ Российский патент 2005 года по МПК E21C37/24 B25D9/26 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам ударного действия, используемым для разрушения твердых естественных и искусственных материалов.

Известен пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением (см., например, а.с. СССР №1454961, кл. Е 21 С 3/24, 37/24, 1989 г.), содержащий рукоятку, корпус с крышкой, образующие предкамеру, сообщенную с сетью сжатого воздуха, расположенный вдоль оси корпуса ударник, разделяющий полость цилиндра на камеры рабочего и холостого ходов, расположенные в корпусе накопительную н амортизационную камеры, разделенные кольцевым выступом - перешейком корпуса, осевой канал впуска, выполненный в кольцевом выступе - перешейке и постоянно сообщающий амортизационную и накопительную камеры, выполненный вдоль стенки корпуса канал, сообщающий камеру холостого хода с предкамерой и сетью сжатого воздуха, и рабочий инструмент, причем в кольцевом выступе - перешейке корпуса выполнен с пересечением осевого канала впуска дополнительный радиальный канал выпуска воздуха в камеру рабочего хода со ступенчатым проходным сечением.

Указанное техническое решение обладает недостатками: наличие амортизационной камеры обуславливает существенное возрастание давления воздуха в ней в конце холостого хода и в начале рабочего хода ударника, что вызывает значительную величину силы отдачи, которую необходимо компенсировать усилием нажатия на рукоятку молотка, что, однако, не исключает отрицательного воздействия вибрации на руки оператора. Кроме отмеченного, такое решение амортизационной камеры при ее сообщении с камерой наддува приводит к выравниванию и снижению давления воздуха со стороны обеих камер, снижению импульса давления и как следствие снижение предударной скорости, энергии и чистоты ударов молотка.

Также известен пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением (см., например, патент РФ №2015322, кл. Е 21 С 3/24, 37/24, 1994 г.), содержащий рукоятку, рабочий инструмент, корпус с выпускным каналом и центральным каналом, внутри которого размещен ударник, разделяющий центральный канал на камеру - проточку, камеру рабочего хода и камеру холостого хода, сообщающиеся периодически с атмосферой выпускным каналом, впускные дроссельные каналы в крышке н корпусе, постоянно соединяющие камеру рабочего хода и камеру холостого хода с сетью сжатого воздуха, и канал вытеснения из камеры рабочего хода с отсекающими кромками в центральном канале корпуса, причем длина канала вытеснения между отсекающими кромками больше длины боковой посадочной поверхности ударника. Канал вытеснения выполняется в виде паза на внутренней поверхности центрального канала, в виде закрытого продольного канала, в виде трубки, вынесенной за пределы корпуса.

Указанное техническое решение обладает недостатками: наличие камеры-проточки и перекрываемого канала вытеснения обуславливает в конце холостого хода ударника достаточное давление воздуха в камере и достаточную интенсивность торможения ударника. Однако при рабочем ходе с увеличением объема камеры давление воздуха в ней понижается, а при открытии канала вытеснения давление воздуха в камере снижается существенно из-за удаления из нее значительной части воздуха, что приводит к снижению импульса давления со стороны рабочего хода ударника, снижению скорости его движения. При перекрытии канала вытеснения суммарный объем камеры-проточки и камеры рабочего хода уже не может быть наполнен воздухом из сети через дроссельный канал крышки до требуемой величины, что приводит к снижению импульса давления со стороны рабочего хода ударника, потере им скорости и как следствие снижение частоты и энергии удара при увеличении удельного расхода воздуха молотком.

Известно также техническое решение пневматического молотка с дроссельным воздухораспределением (см., например, патент РФ №1460233, кл. Е 21 С 3/24, 1989 г., прототип), содержащий рукоятку со стаканом, рабочий инструмент, корпус с выпускным каналом и центральным ступенчатым каналом, закрытым крышкой со стороны рукоятки, образующим между стаканом и корпусом кольцевую предкамеру сетевого воздуха, камеры холостого и рабочего хода, сообщенную с последней, камеру вытеснения между крышкой и ступенью корпуса, камеру наддува, образованную выточкой с отсекающими кромками на боковой поверхности центрального ступенчатого канала, постоянно посредством кольцевой предкамеры, сообщенной сетью сжатого воздуха дроссельный канал, выполненный в стенке камеры наддува, образованный в корпусе перепускной канал вытеснения с входом, расположенным в камере вытеснения, и выходом, расположенным в камере рабочего хода, размещенный в центральном ступенчатом канале вдоль оси корпуса ударник с верхней и нижней относительно рабочего инструмента отсекающими кромками, дополнительным дроссельным каналом в крышке центрального ступенчатого канала, постоянно сообщенным с сетью сжатого воздуха, причем ход перепускного канала вытеснения в камере вытеснения размещен в осевом промежутке, промежутке между основным и дополнительным дроссельными каналами, при этом расстояние между отсекающими кромками ударника больше, чем расстояние между выходом перепускного канала вытеснения и верхней отсекающей кромкой большей ступени центрального ступенчатого канала.

Указанное техническое решение как имеющее наибольшее количество существенных признаков по отношению к заявленному решению, принятого в качестве прототипа.

Недостатком конструктивного решения прототипа является постоянное сообщение входа перепускного канала вытеснения в корпусе посредством камеры вытеснения и дополнительного дроссельного канала в крышке с предкамерой сетевого воздуха. Отмеченное приводит к существенному снижению давления воздуха в камере, вытеснения в конце холостого и начале рабочего хода ударника, а следовательно, снижению интенсивности его торможения и разгона, что увеличивает время периода торможения и разгона ударника и обусловливает снижение частоты и кинетической энергии удара, формируемой предударной скоростью ударника.

Недостаток прототипа исключается при перекрытии ударником входа канала вытеснения в период окончания холостого и начала рабочего хода ударника. Отмеченное повышает давление воздуха в камере вытеснения за счет поступления его по дополнительному дроссельному каналу в крышке в период торможения и разгона ударника, что обеспечивает большую интенсивность его торможения и разгона.

Техническая задача предлагаемого изобретения - увеличение ударной мощности пневматического молотка за счет повышения частоты ударов и кинетической энергии удара ударника по инструменту.

Цель достигается тем, что пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением содержит рукоятку со стаканом, рабочий инструмент, корпус с выпускным каналом и центральным ступенчатым каналом, закрытым крышкой со стороны рукоятки, образующей между стаканом и корпусом кольцевую предкамеру сетевого воздуха, камеру холостого хода, камеру вытеснения между крышкой и большей ступенью корпуса, камеру наддува, образованную выточной с отсекающими кромками на внутренней боковой поверхности центрального ступенчатого канала, постоянно посредством кольцевой предкамеры сообщенной с сетью сжатого воздуха, впускной дроссельный канал, выполненный в стенке камеры наддува, образованный в центральном канале корпуса между камерами наддува и вытеснения кольцевой перешеек, выполненный в корпусе перепускной канал вытеснения с радиальным выходом в камеру рабочего хода, расположенным между камерой наддува и выпускным каналом в корпусе, размещенный в центральном ступенчатом канале вдоль оси корпуса ударник с верхней и нижней относительно рабочего инструмента отсекающими кромками, расстояние между которыми больше, чем расстояние между выходом канала вытеснения и верхней отсекающей кромкой большей ступени центрального ступенчатого канала, дополнительным впускным дроссельным каналом в крышке, постоянно сообщенным с кольцевой предкамерой сетевого воздуха, причем радиальный вход перепускного канала вытеснения со стороны камеры вытеснения выполнен в кольцевом перешейке корпуса между камерами наддува и вытеснения так, что расстояние между отсекающими кромками, образованными соответственно радиальным входом и выходом перепускного канала вытеснения, превышает расстояние между отсекающими кромками ударника. Исполнение пневматического молотка с дроссельным воздухораспределением поясняется чертежом, на котором показан его общий вид, продольный разрез.

Пневматический молоток состоит из корпуса 1, центральный ступенчатый канал 2 которого разделен ударником 3 на камеру 4 вытеснения и камеру 5 холостого хода. Центральный канал 2 имеет выточку 6, образующую камеру 7 наддува, ограниченную верхней 8, со стороны рукоятки 9, и нижней 10, со стороны рабочего инструмента 11, отсекающими кромками. В боковой стенке 12 камеры 7 выполнен впускной дроссельный канал 13, сообщающий постоянно кольцевую предкамеру 14 сетевого воздуха, образованный стаканом 15 рукоятки 9 и корпусом 1. В корпусе 1 выполнен продольный канал 16 для выпуска воздуха в камеру 5 и радиальный выпускной канал 17. Каналы 13 и 16 постоянно сообщают кольцевую предкамеру 14 сетевого воздуха соответственно с камерами наддува 7 и камерой холостого 5 хода. Камера 4 вытеснения со стороны рабочего хода также постоянно сообщена с кольцевой предкамерой 14 сжатого воздуха посредством дополнительного дроссельного канала 18, выполненного в крышке 19, отделяющей кольцевую предкамеру 14 от камеры 4 вытеснения.

В корпусе 1 выполнен перепускной канал 20 вытеснения, имеющий радиальный вход 21 на внутреннюю поверхность перешейка 22 центрального ступенчатого канала 2 между камерами 7 и 4 со стороны крышки 19, и радиальный выход 23, расположенный также на внутренней боковой поверхности центрального ступенчатого канала между радиальным выпускным каналом 17 и выточкой камеры 7. Канал 20 вытеснения своими радиальными входом 21 и выходом 23 образует отсекающие кромки 24 входа 21 и 25 для выхода соответственно. Расстояние между отсекающими кромками 24 и 25 меньше, чем расстояние между отсекающими кромками 26 и 27 ударника 3, соответственно со стороны рукоятки 9 и рабочего инструмента 11.

При перекрытии ударником 3 канала 20 вытеснения, а именно при перекрытии его радиального входа 21 или радиального выхода 23, камера 4 вытеснения выполняет функции камеры рабочего хода. Сообщение камеры 7 наддува с камерой 4 вытеснения обуславливает для камеры 7 выполнение функций форсажной камеры, а совместная работа камер 4 и 7 характеризует их как камеру рабочего хода. При холостом ходе ударника 3 и открытом канале 20 вытеснения камера 4 выполняет функции камеры вытеснения, а при его рабочем ходе - функции камеры продувки.

Камеры 4, 7 и 5 периодически посредством выпускного радиального канала 17 в корпусе 1 и выпускной камеры 28, образованной воздухоотбойным кольцом 29 и корпусом 1, сообщаются через каналы 30 с атмосферой.

Рабочий инструмент 11 снабжен устройством для его удержания относительно корпуса 1, например в виде кольцевой пружины 31.

Пневматический молоток работает следующим образом.

Сжатый воздух из сети поступает в кольцевую предкамеру 14, откуда подается по каналу 13 - в камеру 7, по каналу 18 - в камеры 4 и 7 и по каналу 16 - в камеру 5. Камера наддува 7 и камера 4 вытеснения в этот период сообщены между собой (в этот период практически они образуют одну общую камеру - камеру рабочего хода) и сообщены с атмосферой, вследствие чего давление воздуха в эти камерах близко к атмосферному, т.к. суммарное проходное сечение каналов 13 и 18 существенно меньше проходного сечения выпускного канала 17.

В камере 5, поскольку она с атмосферой разобщена, давление воздуха увеличивается и ударник 3 начинает перемещаться от инструмента 11, совершая холостой ход. При последующем движении ударник 3 боковой поверхностью с отсекающей кромкой 26 перекроет выпускной канал 17, вследствие чего камеры 4 и 7 с атмосферой разобщаются и давление воздуха в них начинает повышаться. В последующий период начинается разобщение камер 4 и 7, которое завершается по достижении отсекающей кромки 26 ударника отсекающей кромки 8 выточки 6, вследствие чего поступление сетевого воздуха из предкамеры 14 в камеру 7 по каналу 18 прекратится и сетевой воздух в камеру 7 будет поступать через канал 13.

После разобщения камер 4 и 7 ударник 3 отсекающей кромкой 27 на боковой поверхности вскрывает радиальный выход 23 канала 20 вытеснения, ограниченного отсекающими кромками 25 и 24. К этому периоду времени давление воздуха в камере 5 будет близко к атмосферному, вследствие происшедшего из нее выпуска, имевшего место после открытия отсекающей кромкой 27 боковой поверхности ударника 3 выхода выпускного канала 17.

Поскольку расстояние между отсекающими кромками 26 и 27 меньше расстояния между отсекающими кромками 24 и 25 выходов радиальных каналов 21 и 23 канала 20 вытеснения, то будет иметь место вытеснение существенной части воздуха из камеры 4 по каналу 20 в камеру 5 под торец ударника 3 со стороны его отсекающей кромки 27 и по выпускному каналу 17 в камеру 28 выпуска, и далее через каналы 30 воздухоотбойного кольца 29 в атмосферу. Вследствие вытеснения воздуха из камеры 4 давление в ней уменьшается несмотря на уменьшение объема данной камеры, что обусловливает существенно меньшее противодавление на ударник 3, а следовательно, позволяет увеличить его ход. Кроме того, уменьшение давления воздуха в камере 4 обусловливает уменьшение импульса давления, действующего на крышку 19, стакан 15 рукоятки 9 и корпус 1 молотка. При этом давление воздуха уменьшается до близкого к атмосферному, а следовательно оно не вызывает сил отдачи и движения корпуса в сторону рукоятки 9. При последующем движении ударник 3 отсекающей кромкой 26 на своей боковой поверхности перекрывает отсекающую кромку 24 радиального канала 21 и вытеснение воздуха из камеры 4 прекращается. Благодаря поступлению воздуха из предкамеры 14 по выпускному каналу 18 давление в камере 4 начнет повышаться, но в связи с замедляющимся движением ударника 3 давление воздуха в камере будет повышаться. Величина импульса давления воздуха в камере 4 к моменту остановки ударника 3 достигнет достаточной величины для обеспечения интенсивного разгона ударника в начале рабочего хода.

Отметим, что после перекрытия ударником 3 камеры 7 в выточке 6 будет накапливаться воздух, благодаря его натеканию из камеры 14 через выпускной канал 13. Повышающееся давление воздуха в камере 7 до величины сетевого не оказывает противодавления на ударник 3 и не образует импульс отдачи, а следовательно, не вызывает сил для движения корпуса 1 в сторону рукоятки 9 и не требует увеличения усилия нажатия для компенсации сил отдачи. Таким образом расчетный ход ударника 3 может быть осуществлен при меньшем импульсе давления воздуха, действующем на ударник со стороны камеры 5, что позволяет уменьшить сечение канала 16, а следовательно, уменьшить расход воздуха.

Совершив холостой ход, ударник 3 остановится и под действием импульса давления воздухом со стороны камеры 4 начнет интенсивное движение в сторону инструмента 11, совершая рабочий ход. Необходимое давление воздуха со стороны камеры 4 обеспечивается расчетным сечением канала 18 крышки 19 в соответствии с увеличивающимся объемом камеры 4.

При движении ударника 3 в сторону инструмента 11 он открывает отсекающей кромкой 26 радиальный канал 21 канала вытеснения 20 и камера 4 сообщается посредством канала выхода 23 и выпускного канала 17 с камерой 28 и через каналы 30 с атмосферой. При продувке камеры 4 в данный период времени скорость ударника 3 уже существенно возросла и перекрытие отсекающей кромкой 27 ударника радиального канала 23 вытеснение происходит достаточно быстро, в связи с чем, доля расхода воздуха при продувке камеры 4 в общем расходе не значительна и в ней сохраняется некоторое давление воздуха, обеспечивающего разгон ударника 3.

К моменту открытия отсекающей кромкой 26 ударника 3 отсекающей кромки 8 выточки 6 камеры 7 давление воздуха в ней достигает величины сетевого и последующее его влияние на увеличение импульса давления на ударник 3 со сторона камеры 4, в которой давление воздуха так же повышается, весьма существенно.

Таким образом, увеличение импульса давления воздуха со стороны камер 4 и 7 способствует увеличению скорости ударника 3.

Совершая рабочий ход, ударник 3 отсекающей кромкой 27 боковой поверхности перекроет радиальный выход 23 канала 20 вытеснения, а затем выпускной канал 17 разобщает камеру 5 с атмосферой, вследствие чего давление в ней начнет повышаться как за счет сжатия отсеченного в ней воздуха, так и воздуха, поступающего по впускному каналу 16 из предкамеры 14 сетевого воздуха.

При последующем движении ударник 3 отсекающей кромкой 26 боковой поверхности откроет выпускной канал 17, вследствие чего давление воздуха в камерах 4 и 7 будет понижаться до величины атмосферного, поскольку суммарное проходное сечение выпускных каналов 18 и 13 существенно меньше проходного сечения выпускного канала 17. Преодолевая увеличивающееся противодавление со стороны камеры 5, ударник 3 наносит удар по рабочему инструменту 11, и описанный выше процесс повторяется. При этом импульс давления воздуха со стороны камеры 5 дополняется импульсом отскока ударника 3 от рабочего инструмента 11, что увеличивает суммарный импульс холостого хода.

Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением содержит рукоятку со стаканом, рабочий инструмент, корпус с выпускным каналом закрытым крышкой со стороны рукоятки, образующей между стаканом и крышкой кольцевую предкамеру сетевого воздуха, камеры холостого и рабочего хода, сообщенную с ней камеру вытеснения между крышкой и большей ступенью корпуса, камеру наддува, образованную выточкой с отсекающими кромками на внутренней боковой поверхности центрального ступенчатого канала постоянно посредством кольцевой предкамеры, сообщенной с сетью сжатого воздуха, впускной дроссельный канал, выполненный в стенке камеры наддува, образованный в центральном ступенчатом канале крышки между камерой наддува и камерой вытеснения кольцевой перешеек, выполненный в корпусе перепускной канал вытеснения с радиальным выходом в камеру рабочего хода, расположенным между камерой наддува и выпускным каналом в корпусе, размещенный в центральном ступенчатом канале вдоль оси корпуса ударник с верхней отсекающей кромкой и нижней отсекающей кромкой, расстояние между которыми больше, чем расстояние между выходом камеры вытеснения и отсекающей кромкой большей ступени центрального ступенчатого канала, дополнительно впускным дроссельным каналом в крышке, постоянно сообщенным с кольцевой предкамерой, причем радиальный вход перепускного канала вытеснения со стороны камеры вытеснения выполнен в кольцевом перешейке корпуса между камерой наддува и камерой вытеснения и так, что расстояние между отсекающими кромками канала вытеснения на боковой поверхности центрального ступенчатого канала корпуса больше расстояния между отсекающими кромками ударника. Изобретение обеспечивает увеличение ударной мощности молотка. 1 ил.

Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением, содержащий рукоятку со стаканом, рабочий инструмент, корпус с выпускным каналом и центральным ступенчатым каналом, закрытым крышкой со стороны рукоятки, образующей между стаканом и корпусом кольцевую предкамеру сетевого воздуха, камеру холостого хода, камеру вытеснения между крышкой и большей ступенью корпуса, камеру наддува, образованную выточкой с отсекающими кромками на внутренней боковой поверхности центрального ступенчатого канала, постоянно, посредством кольцевой предкамеры, сообщенный с сетью сжатого воздуха, впускной дроссельный канал, выполненный в стенке камеры наддува, образованный в центральном ступенчатом канале корпуса между камерами наддува и вытеснения кольцевой перешеек, выполненный в корпусе перепускной канал вытеснения с радиальным выходом в центральный ступенчатый канал корпуса между камерой наддува и выпускным каналом в корпусе, размещенный в центральном ступенчатом канале вдоль оси корпуса ударник с верхней и нижней относительно рабочего инструмента отсекающими кромками, расстояние между которыми больше, чем расстояние между выходом канала вытеснения и верхней отсекающей кромкой большей ступени центрального ступенчатого канала, дополнительным впускным дроссельным каналом в крышке, постоянно сообщенным с кольцевой предкамерой сетевого воздуха, отличающийся тем, что радиальный вход перепускного канала вытеснения со стороны камеры вытеснения выполнен в кольцевом перешейке корпуса между камерами наддува и вытеснения так, что расстояние между отсекающими кромками, образованными соответственно радиальным входом и выходом перепускного канала вытеснения, превышает расстояние между отсекающими кромками ударника.